《道路工程试验与检测（智媒体版）》课件 任务4.2 课件-地基承载力检验和钻孔灌注桩检测

任务4.2地基承载力检验第一节概述第二节荷载试验的原理与仪器设备第三节试验技术要求和操作步骤第四节试验资料整理与应用第五节其它类型的载荷试验岩土工程测试技术第一节

概述载荷试验（PlateloadTest，简称PLT）是在现场用一个刚性承压板逐级加荷，测定地基土、单桩或复合地基的压力与变形特性的现场试验。岩土工程测试技术岩土工程测试技术载荷试验按承压板的形状有平板与螺旋板之分；按用途可分一般载荷和桩载荷；按承压板的设置深度及特点分为浅层和深层平板载荷试验。本章主要介绍浅层平板静力载荷测试。岩土工程测试技术载荷试验的应用：确定地基土的比例界限压力、极限压力；确定地基土的变形模量；估算地基土的不排水抗剪强度；确定地基土的基床反力系数；估算地基土的固结系数。适用范围：各种地基土，特别是各种填土和含碎石的土。优点：对地基土不产生扰动，结果最可靠、最具有代表性，可直接用于工程设计。是确定承载力的最主要方法。缺点：价格昂贵、费时。岩土工程测试技术第二节载荷试验的原理、仪器设备岩土工程测试技术一、载荷试验原理0P/kPaS/mmP—S曲线P0Pu1、直线变性阶段P≤P02、剪切变形阶段P0＜P＜Pu3、破坏阶段Pu≤P岩土工程测试技术1、加荷系统承压板、加荷装置2、反力系统重物、地锚3、量测系统支撑柱、基准梁、位移测量元件等。二、试验仪器设备岩土工程测试技术第三节试验技术要求和操作步骤一、试验技术要求1、试坑的尺寸及要求2、承压板的尺寸3、位移量测系统的安装≥承压板宽度的3倍≤20mm的砂垫层浅层平板载荷试验≥0.25m2软土、填土≥0.5m2强夯处理后的地基土＞1m2一般粘性土地基：0.5m2碎石类土：碎石直径的10～20倍岩石类土或均值密实土：0.1m2岩土工程测试技术4、加载方式慢速法：分级维持荷载沉降相对稳定法；快速法：有地方经验时，分级加荷沉降非稳定法。加荷等级的划分为10～12级，不应小于8级，最大加载量不应小于地基承载量设计值的2倍。5、沉降观测慢速法：每加一级荷载间隔5、5、10、10、15、15min测读一次沉降，以后间隔30min测读一次，连续2h，且每小时沉降量不大于0.1mm时可施加下一级荷载。快速法：每加一级荷载间隔15min测读一次沉降，每级荷载维持2h可施加下一级荷载。河南城建学院岩土工程测试技术6、试验终止条件承压板周围土体出现明显的侧向挤出；本级荷载的沉降量急剧增大，p-s曲线出现陡降段；某级荷载作用下24h沉降速率不能达到稳定标准；总沉降量与承压板直径之比超过0.06。岩土工程测试技术千分表二、试验设备的安装及操作步骤岩土工程测试技术第四节试验资料整理与应用1、绘制压力-沉降量关系曲线P-s曲线的特征：I段直线段II段曲线段III段直线段一、试验资料整理2、P-s曲线的修正图解法最小二乘修正法河南城建学院岩土工程测试技术确定地基的承载能力试验成果的应用确定地基土的变形模量确定地基土的基床反力系数估算地基土的不排水抗剪强度河南城建学院岩土工程测试技术二、地基的承载力确定（1）拐点法

比例界限P0作为地基承载力的标准值或特征值。（2）极限荷载法

PU<2P0，极限荷载的一半作为地基承载力特征值。（3）相对沉降法对于缓变曲线，s/b为一定值时所对应的荷载为地基承载力特征值。承压板面积为0.25-0.50m2，s/b=0.01-0.015岩土工程测试技术三、计算变形模量E0

1、对于各向同性地基土，地表有超载（在地表以下一定深度）土的变形模量为：E0=I0I1K(1-u2)b2、对于各向同性地基土，地表无超载

E0=I0K(1-u2)b岩土工程测试技术四、计算地基沉降量(sj)岩土工程测试技术五、地基基床系数的确定

1、K0=（p2-p1）/（S2-S1）2、K0=E0/H

3、K=E0/[I0I1(1-u2)b]岩土工程测试技术六、估算地基土的不排水抗剪强度

τ

=c+σtanφPu

=c+σ土层侧向应力tanφ岩土工程测试技术七、测试精度影响因素1、承压板的尺寸的影响B<45cm(5000cm2)时，沉降量随B的增加而降低；B

45cm(5000cm2)时，沉降量随B的增加而增加；由于基础宽度一般均超过30cm，所以B不宜太小。S(mm)045B(cm)岩土工程测试技术一般来说，最好与实际基础面积相同；但承压板尺寸太大则需大的压力，有时难以达到。所以承压板的面积应适中1000cm2

A

5000cm2。岩土工程测试技术2、承压板埋深载荷测试的影响深度一般为1.5-2倍承压板宽度（或直径）；在影响深度范围内土性应保持一致，否则测试成果就不能反映出土层的真实性质；如果场地土层多，且都是重要的持力层，应分层做载荷试验；如果土层较薄，达不到2倍承压板的宽度，就应采用小的承压板或螺旋板载荷试验。3、地基土的均匀性岩土工程测试技术第五节其它类型的载荷试验一、桩载荷试验（桩静载荷试验）可以确定桩基的承载力岩土工程测试技术二、水平载荷试验1.单桩水平载荷试验2.地基土水平载荷试验任务4.2钻孔灌注桩检测钻孔灌注桩的检测内容（一）施工前的检测

（原材料检验、配合比检验、施工机具检验）（二）施工工程检测（检测筑岛、检测护筒、泥浆检验、混凝土质量检验）（三）桩完整性检测（桩完整性检验、承载力检验）补充：灌注桩的施工（一）设计分类：

1、摩擦桩：（1）承载原理：主要考虑桩周土体摩擦承载。（2）影响因素：桩周土层土质、设计桩长及桩径，桩底承载力一般仅考虑10%左右。

2、端承桩：（1）承载原理：主要考虑桩底岩体支撑。（2）影响因素：桩底岩层强度及嵌入深度、桩体自身强度、刚度。钻孔灌注桩特点：施工噪音和振动小。不需大型设备，施工进度快。适应性强。直径大，桩长，因而承载力大。水下、地下施工，质量难以保证。钻孔灌注桩：是采用不同的钻孔方法，在土中形成一定直径的井孔到设计底标高后，将预好的钢筋笼骨架吊入井孔中，然后灌注混凝土而形成的基础。钻孔浇筑砼安放钢筋笼补充：灌注桩的施工成孔工艺：

1、钻孔+泥浆护壁：（1）正循环：A、原理：钻孔过程中，钻杆内泵压水冲，泥浆外溢排出。B、特点：适合砂土地质，易护壁，但速度慢、沉渣不易清除。（2）反循环：A、原理：钻孔过程中，钻杆内泵吸泥浆排出。B、特点：适合粘土地质，速度快，便于清理沉渣，但易塌孔。2、冲抓、冲击+开挖：特点：适合有岩层桩、短桩、扩孔桩等。补充：灌注桩的施工常见缺陷：

1、水下灌注：

（1）断桩（全断面夹泥或夹砂）（2）局部截面夹泥或缩颈（图2）（3）集中性气孔（4）分散性泥团及“蜂窝”状缺陷（图2）（5）桩底沉渣或泥浆沉渣层过厚（6）桩头低强区（7）桩孔深度不够2、干孔灌注：

（1）因地下水漏入而形成的砼层状离析，严重时成断桩（2）砼局部严重离析（3）因护筒渗漏而形成的局部夹泥或“蜂窝”状缺陷（4）桩底沉渣（图3）补充：灌注桩的施工（三）桩完整性检测桩基础检测方法：（一）直观检测主要检验桩身完整性（二）辐射能检测主要检测桩省完整性（三）静力检验主要估算单桩承载力（四）动力检测具有检验桩身完整性和单桩承载力的功能（三）桩完整性检测-应力波反射法基桩动力检测：

通过对桩的应力波传播特性的测定和分析来评价桩的完整性，推算桩的承载力、桩侧和桩端岩土阻力及打桩应力的检测方法；桩身完整性：

反映桩身长度和截面尺寸、桩身材料密实性和连续性的综合状况；桩身缺陷：

指桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥、离析、蜂窝、松散等现象；低应变反射波法：

在桩顶施加低能量冲击荷载，实测加速度响应时程曲线，运用一维性波动理论的时域和频域分析，对被检桩的完整性进行评价的检测方法。（三）桩完整性检测-应力波反射法

二、基本原理反射波法源于应力波理论。基本原理是在桩顶进行竖向激振，弹性波沿着桩身向下传播，在桩身存在明显波阻抗界面（如桩底、断桩或严重离析等部位）或桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将产生反射波。一、适用范围：1、检测桩身混凝土的完整性，判定桩身缺陷位置及影响程度；2、推定缺陷类型及桩在桩身中的位置；3、可以对桩长进行校核；4、对桩身混凝土强度等级做出估计。三、特点：

便捷、价廉、便于普查检测仪器与设备

检测系统包括信号采集及处理仪、传感器、激振设备和专用附件

（三）桩完整性检测-应力波反射法（一）信号采集及处理仪应符合下列规定：

1、数据采集装置的模－数转换器不得低于12bit，

2、采样间隔宜为10-500μs，可调

3、单通道采样点不少于1024点

4、放大器增益大于60dB，可调，线性度良好，其频响范围应满足5HZ-5KHZ（三）桩完整性检测-应力波反射法（二）传感器的性能要求：选用电式加速度传感器或磁电式速度传感器，频响曲线的有效范围应覆盖整个测试信号的频带范围（三）根据桩型和检测目的，选择不同材料和质量的力锤，以获得所需的激振频率和能量（三）桩完整性检测-应力波反射法1、检查设备（激振设备、传感器等）是否连接完好，处于正常工作状态；2、桩头处理：A、破除至新鲜坚硬砼；B、顶面干净，贴传感器及击振点，要求打磨平滑，必要时进行烘干；C、准备2—4个传感器贴点备用。D、该检测应在成桩后14天左右进行（三）桩完整性检测-应力波反射法4、传感器安装（1）采用石膏黄油等结合剂，粘贴要牢固，并与桩顶垂直；（2）对于混凝土桩：安装在距桩中心1/2~2/3半径处，且距离桩的主筋不宜小于50mm，桩径小于1000mm时，不少于2个测点，桩径大于1000mm时，不少于4个测点，（三）桩完整性检测-应力波反射法3、激振：可备用不同重量和材料的击锤击振，用改变初始入射波脉冲宽度或频率成分方式，采集所需波形。

A、刚度较小的锤头，入射波脉冲较宽，含低频成分较多，加上激振能量大，波表减较慢，适合于获取长桩深度缺陷或桩端反射信号。

B、刚度较大的锤头，入射波脉冲较窄，高频成分较多，加上激振能量小，适合于桩身浅部缺陷的识别和定位。（1）混凝土灌注桩的激振点宜在桩顶中心部位；（2）激振锤和激振参数通过现场比对试验选定；（3）采用力棒时，应自由下落；采用力锤敲击时，作用力方向与桩顶面垂直。（三）桩完整性检测-应力波反射法5、波形采集：A、每桩检测次数不宜少于3次，必要时可增加测点，以确认检测信号的真实性和一致性。B、对底返信号较弱波形可适当采取指数放大，以利于识别桩底。C、波形存盘要有清晰的桩号分类，以免混淆。D、对疑问桩要及时向施工一线当事人员了解异常情况，并调查施工钻孔及浇筑原始记录。（三）桩完整性检测-应力波反射法6、数据分析：1、桩身波速确定：Cm—桩身波速平均值Ci—第i根桩的桩身波速计算值L—完整桩桩长N—桩的数量△f—幅频曲线桩端相邻谐振峰间的频差，计算时不取第一和第二峰

2、桩身缺陷位置计算X—测点至桩身缺陷之间的距离（三）桩完整性检测-应力波反射法测试系统：（三）桩完整性检测-应力波反射法完好桩：（三）桩完整性检测-应力波反射法缩、扩径桩：（三）桩完整性检测-应力波反射法断桩：（三）桩完整性检测-应力波反射法短桩：（三）桩完整性检测-应力波反射法较长桩：（三）桩完整性检测-应力波反射法现场检测及注意事项（1）被测桩应凿去浮浆，桩头平整；（２）设备检查（３）激振方式和接收条件的选择；（４）激振点的选择（５）传感器的放置（６）如何提高检测的分辨率；（７）判别桩身浅部缺陷：可以同时采用横向激振和水平速度型传感器接收；（８）每根桩必须进行两次及以上的重复测试（三）桩完整性检测-应力波反射法三、实测曲线的判别（见书上图形）（１）完整桩波形（２）扩径桩波形（３）缩径桩波形（三）桩完整性检测-应力波反射法（一）缺陷存在可能性的判读实测曲线